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上海隆繼金屬制品有限公司

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Hastelloy X 合金材料特點及成分介紹

字體大小: - - shhlongji   發布于 2017-03-25   閱讀(4265)  

 Hastelloy X

鎳基變形高溫合金
美國牌號:HastelloyX/UNS NO6002
中國牌號:GH3536/GH536/GH22/GH334/GH739/SG-5
法國牌號:NC22FeD
德國牌號:NiCr22FeMo
英國牌號:Nimonic PE13
一、HastelloyX 概述
HastelloyX是主要用鉻和鉬固溶強化的一種含鐵量較高的鎳基高溫合金,具有良好的抗養化和耐腐蝕性能,在900℃以下有中等的持久和蠕變強度,冷、熱加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空發動機的燃燒室部件和其他高溫部件,在900℃以下長期使用,短時工作溫度可達1080℃。供應的主要品種有板材、帶材、管材、棒材、鍛件、環形件和精密鑄件。
1.1 HastelloyX 材料牌號 HastelloyX
1.2 HastelloyX 相近牌號 GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5(中國),
UNS NO6002,NC22FeD(法國), NiCr22FeMo(德 國),Nimonic PE13(英國)
1.3 HastelloyX 材料的技術標準
1.4 HastelloyX 化學成分 見表1-1。
表1-1 %


C
Cr

Ni

Co

W

Mo

Al

Ti

Fe

B

Cu

Mn

Si

P

S

不大于

0.05~0.15

20.5~23.0

余量

0.50~2.50

0.20~1.00

8.0~10.0

≤0.50

≤0.15

17.0~20.0

0.010

0.50

1.00

1.00

0.025

0.015

注:B按計算量加入、不分析。
1.5 HastelloyX 熱處理制度 板材和管材:1130~1170℃,快速空冷或水冷;棒材和環形件檢驗試樣:1175℃±15℃,空冷或更快冷卻;帶材:1065~1105℃,快速冷卻。
1.6 HastelloyX 品種規格與供應狀態 供應δ0.5~4.0mm的板材,δ0.05~0.8mm的帶材,外徑4~20mm、壁厚1.0~2.0mm的管材,直徑0.2~10.0mm的焊絲,直徑≤300mm的棒材和各種直徑及壁厚的環形件以及不同形狀和尺寸的精密鑄件。板材、帶材和管材經固溶處理和酸洗后供應,帶材也可呈冷軋狀態供應;焊絲以硬態、半硬態、固熔加酸洗、光亮固溶處理狀態成盤交貨,也可以直條交貨;棒材和環形件不經熱處理交貨。精密鑄件于鑄造狀態供應。
1.7 HastelloyX 熔煉與鑄造工藝 采用電弧爐加電渣或非真空感應爐加電渣重熔工藝。生產鑄件則采用感應爐重熔母合金后澆注于加熱的模殼內,澆注速度以快些為好。
1.8 HastelloyX 應用概況與特殊要求 該合金在國外航空發動機和民用工業中獲得了極為廣泛的應用,我國主要用于制造燃燒室部件和其他熱端部件以及蜂窩結構等。合金在高溫下長期使用后有一定的時效硬化現象。
二、HastelloyX 物理及化學性能
2.1 HastelloyX 熱性能
2.1.1 HastelloyX 熔化溫度范圍 1295~1381℃[1]。
2.1.2 HastelloyX 熱導率 見表2-1。
2.1.3 HastelloyX 比熱容 見表2-2。
2.1.4 HastelloyX 線膨脹系數 見表2-3。
2.1.5 HastelloyX 合金鑄件的熱擴散率 見表2-4。
表2-1[1]


θ/℃
100

200

300

400

500

600

700

800

900

λ/(W/(m·℃))

13.38

17.97

20.27

22.40

24.62

26.79

29.05

31.14

33.44

表2-2


θ/℃
17

100

200

280

408

500

600

700

800

900

c/(J(kg·℃))

372.6

372.6

389.4

456.4

427.1

452.2

464.7

515.0

535.9

561.0

表2-3[1]

θ/℃
20~100

20~200

20~300

20~400

20~500

20~600

20~700

20~800

20~900

α/10-6℃-1

12.1

12.5

13.4

14.0

14.3

14.8

15.5

15.8

16.1

2.2 HastelloyX密度 ρ=8.28g/cm3[1]。
2.3 HastelloyX電性能 電阻率見表2-5。
表2-4


θ/℃
24

100

300

400

500

600

700

800

900

Q/(10-6m2/S))

2.78

3.06

3.68

3.64

4.36

4.32

4.38

4.91

5.23

2.4 HastelloyX磁性能 合金無磁性。
2.5 HastelloyX化學性能
2.5.1 HastelloyX抗氧化性能 合金在空氣介質中試驗100h后的氧化速率見表2-6。
表2-5[1]


θ/℃
100

200

300

400

500

600

700

800

900

p/(10-6Ω.M))

1.18

1.20

1.21

1.22

1.24

1.25

1.26

1.27

1.29

表2-6[1]


θ/℃
700

800

900

1000

1100

氧化速率/(g/(m2·h))

0.0023

0.060

0.117

0.200

0.611

三、HastelloyX力學性能
HastelloyX技術標準規定的不同品種的力學性能見表3-1。
表3-1


品種
室溫拉伸性能

815℃持久性能

其他性能

σP0.2/MPa

σb/MPa

δ5/%

σ/MPa

t/h

δ5/%

不小于

冷軋薄板
冷軋帶材
冷拔管材
棒材
環形件
精鑄件②

310
310
310
275
275
200

725
760②
690
690
690
380

35
30①
25
30
30
10

110
-
-
105
105
-

24
-
-
24
24
-

8.0
-
-
10.0
10.0
-

彎曲180°
彎曲180°
液壓、擴口
HBS≤241
HBS≤241
HBS≤96

① δ<0.25mm的帶材的室溫抗拉強度σb≥725MPa,δ5≥25%。
② 精鑄件鑄態815℃的σb≥240MPa,δ5≥12%。經800℃,50h,空冷處理后HRC≤24。
四、HastelloyX 組織結構
4.1 HastelloyX相變溫度
4.2 HastelloyX時間-溫度-組織轉變曲線
4.3 HastelloyX合金組織結構
4.3.1 該合金在固溶狀態的組織為奧氏體基體,還有少量的TiN和M6C型碳化物。經700~900℃長期時效后主要析出相為M12C和M3B2,同時也伴有微量μ相和L相。經700℃,200h時效后出現少量σ相,但在800℃時效后σ相不存在,而析出微量M23C6,有時出現微量L相。因此合金在長期時效后呈現一定程度的時效硬化現象,使塑性下降,高溫強度也有所減低。
4.3.2 冷軋薄板技術標準規定,供應狀態冷軋薄板的晶粒度應在4~8級范圍內。
五、 HastelloyX 工藝性能與要求
5.1 HastelloyX成形性能 合金具有良好的冷、熱加工成形性能。鍛造加熱溫度1170℃±10℃,終鍛溫度不低于950℃;板坯熱軋加熱溫度1150℃±10℃,終軋溫度不低于850℃;環形件熱軋加熱溫度1170℃±10℃。
合金的高溫拉伸塑性圖見圖5-1。高溫鐓粗試樣經1180℃,45min固溶處理后的再結晶曲線見圖5-2。
5.2 HastelloyX焊接性能 該合金具有良好的焊接工藝性能,可采用氬弧焊、縫焊和點焊等方法進行焊接。氬弧焊時推薦采用HHastelloyX或HGH3113焊絲。
5.2.1 HastelloyX手工氬弧焊對接規范見表5-1。
表5-1[5]


被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

焊絲

接頭形式

焊接電流/A

氬氣流量/(L/min)

鎢極直徑/mm

電源及極性

牌號

直徑/mm

HastelloyX+HastelloyX

1.0+1.0

供應狀態或固溶狀態

HHastelloyX
HGH3113

1.2~1.6

對接

40~60

10~13

1.6~2.0

直流正極性

1.5+1.5

HHastelloyX
HGH3113

1.2~1.6

50~70

12~15

1.8~2.2

5.2.2 HastelloyX自動鎢極脈沖氬弧焊對接規范見表5-2。
表5-2


厚度/mm
焊前狀態

焊絲

弧壓/V

脈沖電流/A

維弧電流/A

脈沖幅比

脈沖寬比

脈沖頻率

焊接速度/(m/min)

送絲速度/(m/min)

牌號

直徑/mm

1.0
1.2
1.5

固溶

-
HGH-1
HGH-1

-
1.0
1.0

8.5
8.5
9.0

60
65
100

20
22
28

3
3
3.5

2
2
2

3
3
3

0.25
0.2
0.23

-
0.20
0.25

5.2.3 HastelloyX縫焊規范見表5-3。
表5-3[5]


被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

滾盤寬度/mm

焊接時間/s

休止時間/s

焊接速度/(m/min)

電極壓力/kN

HastelloyX+HastelloyX

1.0+1.0

固溶或供應狀態

5.5

7.0

0.14~0.18

0.14~0.22

0.34~0.40

0.25

1.5+1.5

5.5

7.0

0.16~0.20

0.14~0.22

0.22~0.34

0.25

5.2.4 HastelloyX點焊規范見表5-4。
表5-4[5]

被焊材料
厚度/mm

焊前狀態

電極直徑/mm

焊接時間/s

電極壓力/kN

單點抗剪強度/MPa

正拉強度/MPa

HastelloyX+HastelloyX

1.0+1.0

固溶或供應狀態

6

7

0.16~0.24

0.1~0.2

≥9.35

≥6.36

1.5+1.5

6

7

0.20~0.36

0.2~0.3

≥12.30

≥10.60

5.2.5 HastelloyX焊接接頭的力學性能見表5-5。
表5-5[6]

焊接方法

厚度/mm

焊前狀態

焊后處理

焊絲牌號

θ/℃

接頭強度

持久性能

σb/MPa

強度系數/%

σ/MPa

t/h

氬弧焊

1.5

供應狀態

未處理

HHastelloyX

20
650
815

800
586
337

100
100
100

-
294
110

-
217.6
46.4

脈沖氬弧焊

1.0

供應狀態

未處理

-

20
650

842
531

100
90

-
-

-
-

1.5

供應狀態

未處理

HSG-1

20
650

826
581

100
98

-
294

-
296.5

縫焊

1.5

供應狀態

未處理

-

20
650
815

763
514
325

96
91
100

-
294
110

-
214.2
48.6

5.3 HastelloyX零件熱處理工藝 板材制件固溶處理:1150℃±10℃,2~15min,快速空冷。焊接件或火焰筒處理:980℃±10℃,60min,空冷。機加工后除應力處理:870℃±10℃,30~60min,空冷。零件穩定尺寸處理:760℃±10℃,2h,空冷。

來源:隆繼

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